采矿和复垦过程都会对土壤的环境效应产生扰动，对复垦土壤理化特性和生物条件都产生巨大的影响，因而，复垦土壤综合质量一直是国内外学者关注的焦点。土壤结构是土地利用在微观尺度上的直观表现,其蕴含有诸如矿物组合、物质迁移、耕作方式、土壤肥力、土地利用方式等丰富的信息，土壤结构与性质是表征土壤肥力的一个重要指标。不同的土壤因颗粒的组成结构和孔隙状况不同,持水与持肥特征也不一样。因此，研究复垦土壤颗粒机械组成和孔隙状况是一个极具现实意义的研究课题与研究方向。　　本研究选取济宁邹城市未塌陷和不同复垦年限下（1年、3年、5年、10年）典型复垦项目区，同时建立不同复垦模式下的模拟复垦试验区，利用非破坏性成像技术，即计算机X射线计算机断层摄影（computerized tomography，CT）快速获取原状土体孔隙结构特征，利用winner2000激光颗粒仪获取复垦土壤颗粒分布状况，同时室外采样用于土壤容重、土壤养分等其它物理化学性质的测定。利用分形几何学来定量分析不同复垦条件下的土壤结构变化模型并建立其与土壤其他物理化学性状的数量关系。　　研究结果表明：　　（1）不同复垦年限下土壤微结构特征　　随着复垦年限的增加，土壤粘粒、粉粒含量增加，砂粒含量减少，在颗粒组成上有细化现象。土壤颗粒体积分形维数与粘粒、粉粒、有机质含量、容重存在极显著正相关关系，与土壤碱解氮、速效钾、速效磷呈显著正相关，与砂粒含量、孔隙度呈极显著负相关。　　不同复垦年限的土壤颗粒分形维数是不同的，复垦1年、3年、5年、10年、未塌陷地的土壤颗粒分形维数分别为2.4959，2.5005，2.5177，2.6211，2.6270。随着复垦年限的增加，土壤颗粒分形维数也逐渐增大。分形维数与土壤肥力表现出很强的相关性，土壤颗粒分形维数与有机质、碱解氮、速效钾、速效磷均显著正相关，因此可将表征土壤颗粒组成的土壤颗粒分形维数用于作为评价煤矿塌陷区复垦土壤肥力特征的一个因子。　　随复垦年限增加，土壤孔隙成圆率增加，复垦1年，3年，5年，10年的土壤孔隙成圆率分别为0.7141、0.7379、0.7507、0.7589，土壤孔隙的分形维数分别为1.5113、1.6057、1.7290、1.7531，说明随着复垦年限的增加，土壤孔隙的形态逐渐得到改善并接近于圆，复垦5年之后的土壤形态逐渐趋于良好。由于机械压实，复垦1年的土壤孔隙成圆率与其他3种年限的成圆率差别比较大。　　（2）不同复垦机械下土壤微结构特征　　自卸汽车作为碾压机械复垦时，在碾压3次时土壤颗粒组成与对照耕地的相似度最高达到0.9537；在履带式推土机复垦碾压过程中，碾压5次时土壤颗粒组成与对照耕地的相似度最高达到0.9945。再增加碾压次数，会造成土壤的严重压实，土壤结构差。　　自卸汽车复垦，随着压实次数的增加，土壤颗粒均匀指数呈现“W”型变化；履带式推土机复垦，随着压实次数的增加，土壤颗粒均匀指数呈现倒“V”型变化。　　两种复垦机械相比，在土壤颗粒机械组成方面，履带式推土机复垦土壤分形维数（2.785）<自卸汽车复垦土壤分形维数（2.843），自卸汽车作用下的土壤比履带式推土机要细化，两种机械作用下的土壤颗粒分形维数在垂直剖面上变化较大，变化值域分别为0.026，0.077，自卸汽车作用下的土壤上下层维数变化比履带式推土机要大得多；与机械颗粒组成分维相比,土壤孔隙组成在各层之间变异较大,分维在2.3-2.7之间,上下层变化值域为0.378，说明土壤颗粒间孔隙在各层的组成要比土壤颗粒大小组成复杂，履带式推土机作用下的土壤孔隙分形维数（2.586）>自卸汽车作用下的土壤孔隙分形维数（2.446），说明履带式推土机压实后的土壤相比较自卸汽车而言，孔隙组成较均一,通透性要相对较好。　　（3）不同填充材料下，土壤微结构特征　　采用煤矸石作为填充物质的地块，土壤颗粒含量百分比在“物理性粘粒”粒径范围内的含量均明显高于建筑垃圾和粉煤灰这两种填充物质。　　土壤颗粒分形维数，粉煤灰充填复垦土壤<建筑垃圾充填复垦土壤<煤矸石充填复垦土壤<对照土壤。相关系数r=0.7867，也表明均匀指数Iu与粒径分布分形维数有一定的相关性，但比粘粒含量与分形维数的相关性小。煤矸石填充复垦、粉煤灰填充复垦、建筑垃圾填充复垦土壤孔隙的分形维数分别为1.526、1.406、1.492，土壤结构状况越好，粘粒含量越高，孔隙分形维数越大，数据说明，煤矸石复垦土壤效果要好于其他两种复垦材料。　　通过本文的研究表明，可将表征土壤颗粒组成的土壤颗粒分形维数和土壤孔隙分形维数用于作为评价煤矿塌陷区复垦土壤肥力特征的评价因子。